Title Le Plutonium dans le Milieu Marin : Methode de Mesure

Author(s) GUERRIN, Gilles

Citation [岐阜大学教養部研究報告] no.[30] p.[311]-[332]

Issue Date 1994-05

Rights

Version 岐阜大学教養部 (The Faculty of General Education GifuUniversity)

URL http://hdl.handle.net/20.500.12099/3918

※この資料の著作権は、各資料の著者・学協会・出版社等に帰属します。

311Bulletin of theFaculty of Genera1Education, Gifu Univ・, V o1. 30 ( 1994)

LE PLUTONIUM DANS LE M IL IEU M ARIN

- METHODE DE MESURE -

: G ines G uerrin

lntroduction generale =

Nousutilisonslesmerset lesoc6anspour y rejeter lesd6chets, tant industriels que

domestiques, et leseffluentsde1’agriculture. 0 r, il estdevenu 6vident quelacapacit6 des

mers a absorber et 在transformer ces d6chets, n’est pas immit6e et que la prise de

mesures6n6rgiquesest devenueindispensable。

P6nergienuc16aire, qu’ellesoit utilis6e&. desfinsmilitairesou pacifiques, c6ntribue,

depuisplusd’undemi s16cleet defaQoncroissante, a lapollutioneng6n6raleet desmers

enparticulier. Cet 6tat defait n’estpassansinqu16ter 1’oi)inionpub114ue。Eium6metitre

d’ailleursqueled6veloppement de1’industrienuc16aire, pr6vupour lesd6cenniesa venir,

qui risque d’engendrer Paccroissement des risques de contamination par les

transuraniens, aussi bien que les autres radionuc161des, de 1’environnement. De tristes

exemplescommecelui deTchernobyl en 1986 pour neciter quelui, sont la pour justifier

cette inqu16tude。

11 est important d’agir, tant a P6chelon national qu’internationa1. Une mesure

importante, prise a Londres en 1972, a 6t6 1’61aboration de la prem16re convention

internationaler691ementant, et danscertainscasinterdisant, 1erejet ded6chetsdans la

m er . D a ns le cadre de cette conventi o n , 1’agence ln ter na ti on ale de 1’E n erg ie A tom i que

(A. I. E. A. ) , apourmissionded6finirlesd6chetsdehauteactivit6dontlerejetdoit§tre

interdit, et depr6parer, & 1’intention des gouvernements, des recommandations visant

& r691ementer ce rejet dans le cas oa il est admissible. Dans ce domaine, Pune des

prem16res mesures prises par 1’A . I . E . A . a 6t6 de cr6er, & M onaco en 1961, un

laboratoire international charg6 d’6tudier Pincidence de la radioactivit6 sur

1’environnement, qu16tait alorstr6smal connue. ¥

Lessourcesde radioactivit6 p6n6trant dans les oc6ans et les mers sont multiples.

Parmi lesprincipalesonpeut citer:

- 1esretomb6esdesessaisd’armesnuc16aires。

- 1esrejetsdesnaviresnuc16aires.

D 6partem ent deFrangais

(ReQule10f6vrier 1994)

312 Gilles Guerrin

- lesrejetsdanslescoursd’eau et leseauχc6t16rりs. 犬 上

- 1es retomb6es d’a6rosols radiactifs d6gag6s dans 1’atmosph.6re par les installa-

tionsnuc16aires.

- 1’immersion ded6chetsemba116sdefaibleradioactivit6.

Une fois dans l’oc6an, ces 61ements radioactifs peuvent 6tre dispers6s et dilu6s

suivant diversprocessusphysiqueset chimiques. 11sepeut toutefoisqu’ilssubissent une

reconcentration, sous1’effet decertainsph6nom6nesdanslemilieumarin, notamment de

ph6nom6nesbiologiques. = . ■・ -

LE LABORATOIRE INTERNATIONAL DE RADIOACTIVITE MARINE DE MONACO

//

Lelaboratoireinternational deradioactivit6 marinedeM onacoa 6t6 cr6een 1961 en

vertu d’un accord tripatride entre 1’A gence lnternationale de 1’Energie A tomique, 1e

gouvernement de la principaut6 de M onaco et 1’institut oc6anographique, fondation

Albert ler deM onaco. depuisled6but, 1elaboratoires’9st interess6 tant & 1a reしherche

fondamentalequ’ & 1a rechercheappliqu6e. し

Jusqu’en 1987 1elaboratoiresetrouvait dansuneaileduM us6e oc6anographique et

occupait une superficie totale de 350 m2. qui se rφpartissaient entre des bureauχ, des

locaux detravail et une petite biblioth6que. Les installations du M us6e lui-m6me, en

particulier sa biblioth6queet s叩 naviresderecherche, 6taient a la dispositionduperson-

nel du laboratoire.

Denouveaux locauχ, plusspacieuχet plusmodernes, ont 6t6 misa la disposition du

laboratoirepar legouvernement deM onacoen 1987. Ceslocauχsetrouvent sur le nou-

veauquartier deFonvieille, terraindelaprincipaut6 enpartiegagn6 sur lamer. j

Les 6tudesen coursau laboratoiredes radionuc161desportent essentiellement sur les

pointssuivants: ‥

- 1ecomportement chimiquedesradionuc161dessousleursdivers formes dans 1’eau

demer.

- 1a distributionet la fixation desradionuc161despar lesdiversorganismesmarins.

一 I ’6changederadioisotopesentrelefond dela mer et l’eau du fond.

- 1’6talonnageet la normalisation dela m6thodologie des 6tudes de radio6cologie

nla rl ne.

Ons’interessedeplusenplus& 1’6tuded6sconcentrationdeplutonium dansPoc6an,

car celles-ci augmenteront tr6sprobablement en fonction desprogrammesder6acteurs

surg6n6rateursa neutronsrapides. Cesr6acteursseront sansdoutesitu6spr6sdesc6tes

et les installations de traitement des combustibles leseront 6galement. L a possibilit6 de

construire en mer des centrales nuc1φaires implique le rechargefnent en mer de ces

centrales, cequi contribuera probablement & accroitrela pollution. 0 n peut s’attendre

aussi a cequela population augmentedanslesm6mesr6gionsqu’au coUrsdesd6cennies

pr6(治dentes, c’est & direlelong desc6tes. 二 上

POSITION DU JAPON ET DE LA FRANCE FACE AU PROBLEM E

DE L夕IM PACT DU NUCLEAIRE SUR L夕ENV IRONNEM ENT

313LE PLUTONUM DANS LE M IL IEU M A R IN

- M ETHODE DE MESURE -

L’impact sur l’environnement dunuc16airenedoit passemesurer uniquement sur les

rejetsetlesd6chetsquelescentralesg6n6rent. 11fautaussi prendreencom’pte:

- lesrejetset lesd6chetsdesindustriesamohtetaval ( lesusinesducycleducombus-

tible) .

- 1es cons6quencesdesincidentset des accidents.

一 tout impact ”de site“ sur Penvironnement ( si la production hydro61ectrique est

Punedespluspropres, il est ind6niablequePimpact desbarragessur 1’environnement est

plus important) . 十

Leschoiχdu Japon sont identiquesa ceux dela France. quant au souci concerna吋 1e

g6n6rationsfuturesavecquelquessp6cificit6sculturellesded6ta11. Eneffet, enboucla吋

1ecycledu combustiblenuc16aire, c’est-a-dire:

- en s6 para nt dans les usin es de retr a i tem ent les m a t 16 res r ecyd ab les ( ur anium ,

plutonium) etlesd6chets(produitsdefission) .

- en con som m an t le p lu toni um d a ns les r 6 acteur s eχista n ts ou da ns l es r 6 acteu r s a

neutrons rapidesutilis6sou non en incin6rateursdeplutonium . 1es deuχp瓦ysont choisi la

solution qui laissera auχg6n6rationsfuturesdesressourcesp6trolif6res, mais aussi des

stocks limit6sdeplutonium et desd6chetsparfaitement conditionn6set contr616s.

1) Leplutonium

A) Danslemilieumarin 十

1) Origine 犬

Leplutonium est un616ment d’origineartificielle. 11a6t6 fabriqu6 par FERM l et ses

collaborateursqui ont appliqu6 a 1’uranium lam6thodedecapturedeneutrons, esp6rant

ainsi obtenir des616mentsdenum6ro atomiqueplus61ev6. C’est ainsi qu’ils parvinrent

DOSAGE DU PLUTONIUM DANS LE M IL IEU M ARIN

Dosagedu plutonium sur des 6chantillonsd’algues,demouleset d’eau depluie

La question descontr61esinternationauχsur lesmat16res nuc16aires reste un point

sensibleau Japon, au moment oli une r60rganisation des activit6s de PA . I . E . A . est

pr6vue. Enpremier lieu, 1egouvernement japonaisestimequelabureaucratiede1’A . I . E .

A . est trop s6v6re, quelesm6thodesappliqu6esau niveau desgarantiesnefavorisent pas

leur pays, et qu’enfin les contr61es qui lui sont appliqu6s sont trop nombreuχ. Il cite

commeexemplelesjourn6esd’inspectionsur lesinstallations nud6aires japonaises qui

sont de 1’ordre de 2400 par an alors qu’elles sont de 4000 pour 1’ensemble des pays

europ6ens.

血fabriquer, 社partir dePuraniu陽 238 (U238) , 1’Us. Celui-ci, par d6sint6gration β

(6missiondeparticulesβqui sontdes61ectrons) adonn6 1eneptunium 239 (Np到 qui

lui-m6me, 6galement par 6mission β, adonn6 1eplutonium 239 (Pu239) . Pu239sed6sint6gre

ensuite par 6mission α (6mission d’un noyau d’h611um) pour donner U 235. 0 n peut

consid6rer le plutonium comme 6tant le p6re du tr6s rare isotope U235. 11 a 6t6

effectivement d6couvert, en 1946 et 1965, des traces de plutonium dans des minerais

uranif6res. 11 s’est cr66, il y a quelques milliers d’ann6es, de v6ritables r6acteurs

nuc16airesnaturels. .

Leplutonium comprend quinzeisotopes dont lenombredemassevariede232 a 246.

Cinqseulementdecesisotopessont des6metteurs α, c’est一八-direqu’ilssed6sint6grenten

6mettant desparticules α, noyau冬d’h611um compos6s de deux protons et de deux neu-

trons. Ces cinq 6metteurs α sont : Pu236, Pu238, Pu239, Pu240 et Pu242, E n quantit6 , ce sont

Pu238, Pu239et Pu240 qui sont les plus importants, bien que dans les 6chantillons Pu238 ne

repr6sente que 3 a 5% du plutonium qui y est co皿 enu. Pu239 et Pu24o, du fait qu’ils

poss6dent & peu pr6sla m6me6nergie ( 5,16 et 5,17 M 匈 a616ctronvolts) seront compt6s

ensembleet 1’onnoteraPu239 2400u tout simplement Pu239. CestroisisotopeSpr6sentsdans

les 6chantillons prQviennent principalement des retomb6es cons6cutives auχ essais

d’armes nuc16aires en atmosph6re, des rejets d’usines de retraitement du combustible

irrad16 et 6ventuellement d’accidents et de d6faillances techniques divers ( accidents

a6r16ns, d6sint6gration desatellites‥ . )

Dans un r6acteur nuc16aire, 1a production du plutonium est 叩 tr6s grande partie

r6alis6ea partir de1’uranium 238 par capturedeneutrons. La r6action mise en jeu est

ceneutilis6eparFERMletenepeutser6sumerainsi:

92U聊

- 1eo+ 93Np239

- 1eo+ 94Pu°

Gilles Guerrin314

92U°

凶U239

93Np239

n

β

β

7 ) p 二 23 minutes

p 二 2,3 jours

p 二 24390 ans

p: p6riode = temps au bout duquel la moit16 de

la massed’un 616ment radioactif s’est d6sint6gr6.

0 n 1’appelleaussi demie-vied’unradio616ment.

Onobtient doりcPu°qui, par capturedeneutronsva donner Pu24°puisPu241qui est un

6metteu・r p . La plus grande source a produite en r6acteur provient du Pu238 dont la

p6riodeest de86 anset qui est form6 a partir deU235par capturedeneutronset deU238par

r6action deneutronsrapides。

Selon LANGHAM *, en 1968, 500 KgCi de plutonium (principalement Pu239) avaient

6t6 d6ja disperc6s dans le milieu marin depuis le d6but de 1’uti! isation de 1’6n6rgie

* theproblem of largearea plutonium contam iりation. Sem inar paper 002. Bureau of radio

biological health publichealth serviceU . S. dept. of H EW 1968.

2) Formephysique .

L ’6tat dans lequel se trouve le plutonium dans le milieu marin n’est pas tr6s

exactement connu. Il se trouverait dans cemilieu a 1’6tat tri-, t6tra-, ou heχavalentL L a

formet6travalente6tant la plusprobable.

Aucoursdelamanipulation, nousferonspasser leplutonium de,la valencetroisa la

valencequatrepour assuret son adsorption lois. du passage de l’6chantillon sur r6si叩

6chancheused’ions, et delavalencequatrea la.valencetroispour son61utiondela r6sine.

Pour ceci, nousutiliseronslespropr16t6soχyd4nteset r6ductricede1’eauoχyg6n6e. Pout

la r6duction du plutonium, on peut 6galement utiliser del’iodured’amonium .

Uneportion impottanteserait pr6sentesousformeparticulaire. A titred’eχemple,

1eplutonium pr6sent dansPeau ou sont rejet6sleseffluentsde1’usinederetraitement du

combustibleirrad16 deW indscale ( Grande-Bretagne) serait retenu a 80% environsur des

filtresde1,2 μ. Par contre, enm6diterran6e, environ5% estretenusur desfiltresde0,45

μ . Par voieexp6rimentale, 叩 utilisant Pu237, FUKAl et M URRAY * ont montr6 qu’apr6s

quatre jours decontact avec 1’eau de mer, 70% du plutonium , initialement & 1’6tat de

valence trois, se pr6sentait sous forme particulaire. Cette proportion particulaire

atteignait 90% danslecasdu plutonium initialement & 1a valencequatreet 35% dans le

casduplutonium a lavalencesiχ.

Les diff6rentes formes physico-chimiques peuvent par ailleurs subir des modifica-

tionsen fonction du temps et en fonction des conditions du milieu ( Ph, f6rce ionique,

agents compleχants‥ . ) .

En r6sum6, 1eplutonium danslemilieumarin sepr6sentecommeun 616ment suscep-

tibledevariationsassezmarqu6esau point devuephysico-chimique, maisayant le plus

souvent tendance a 6voluer vers des formes particulaires.

LE PLU TON UM DAN S L E M IL IEU M AR IN 315

- M ETHODE DE M ESUR E 一 十

nuc16aire. La contribution la plus importante 6tant dfie auχessais d’armes nuc16aires

avec300 KgCi. KgCi = KiloCurie. LeCurie6tant l’unit6 demesured’activit6 d’une

sourceradioactive, ざquivalant & Pactivit6 d’ylnequantit6 de nuc161de radioactif pour

laquellelenombredetransitionsnuc16airesspontan6espar secondeest de3,7χ1010) .

* adsorption and desorption of Pu andAm in fresh Water sediment ahd sea water sediment

systems. ”activities of theinternational laboratory of marineradioactivity 1974 report“ .

1974 p. 96-103. 1

3) Distributiondanslemilieumarin

En raison de sa solubilit6 faible dans le milieu marin, une partie importante du

plutonium peut, & partir d’unpoint d’6mission, demeurer localis6. Toutefois, 1esformes

non particulaires ont pr6bablement tendance a se/retrouver disperc6es sur (Xe plus ou

moinsgrandesdistances, cequi expliquerait que des traces・de plutonium aient pu §tre

d6tect6essoit dansPe耳u, soit dansdes indicateursbiologiquesbien au dela des secteurs

d’6mission。

Lesactivit6smoyennesenplutonium deFeauoc6aniquesoumisesa laseulecontami-

nation desretomb6esatmosph6riquessont actuellement de1’ordrede 0,3 a 1. 10-15Ci/ 1.

(10-15curie= 1 femtocurie) . Danslesr6gionsoii s’effectuent des rejetsd’usinesde

retraitement du combustible irrad16, ces teneurs peuvent 6tre sensiblement plus

importantes. Danslesecteur deW indscale, elles atteignent, a proχimit6 de1’6missaire,

0,5 & 1. 10 12Ci/1. ( 10-12curie = 1 picocurie) , soit 1000 foisplus. Danslesecteur de La

Hague(France) ellessontde1’ordrede1.10-14a4.10-14Ci/1。

Le plutonium marque une nette tendance a la fiχation sur les s6diments. Par

exemple, enmer d’Irlande, onconstatequela p1Usgrandepartie (environ 96% ) dupluto-

nium introduit dans1Qmilieu aqueuχpar suitedesrejetsde1’usinedeW indscale se fiχe

aplusoumoinsbr6ve6ch6ancesurless6dimentsetquecettefiχationintervientdansuyle

zonerelativementprochedupointd’6mission. Lefacteur deconcentrationduplutonium

dansless6dimentspr6sentedegrandesvariationset serait, d’apr6sdiversesobservations

”in situ“ , de1’ordrede1000 a 200000.

316 Gilles Guerrin

concentration ou activit6 sp6cifiquedU milieu

concentration ou activit6 sp6cifiquede1’eau

4) Conclusion

11 semble que le plutonium soit, dans le milieu marin, 1’objet de transferts

relativement importantssi on lescompare & ceux intervenant dans le milieu terrestre.

Commepour uncertain nombred’autresradio-nuc161des, onconstatequelesfacteurs de

concentration sont d’autant plus 61ev6s que les organismes gont moins 6volu6s.

Corr61ativement, 1es6tudesdetransf6respar chaines alimentaires font apparaitreune

diminution dela concentration dela proieau pr6dateur. 犬

11est probable, bien quecesujet soit tr6 controvers6, quelesmodalit6sdefiχation

PQur le domaine biologique, des concentrations significatives de plutonium sont

observ6esdanslesorganismesmarins. Lesdonn6esrelev6esdanslelitt6ratureindiquent

quelesfacteursdeconcentrationpeuvent 6trede1’ordrede1000 在20000 pour lesalgues,

de100 j1 1000 0uplus.pour lesinvert6br6set de1在100 pour lespoissons. 0 n trouverapar

ailleurs, dans le tableau 1, pour un ensemble d’organismes, des valeurs d’observation

observ6es ”in situ“ danslesecteur soumisa 1’iゴ 1uencedesrejetsde1’usinedeLaHague.

Danschaquegroup6 11a 6t6 misen 6videnceuneouplusieursesp6cesayant unpouvoir de

concentration relative再ent 61ev6 par rapport auχ autres esp6ces de se groupe. 二Ces

individus peuvent §treutilis6s commeindicateurs bio19giques pour la recherche de la

contamination. Dansl’ensembleonconstatequ’il existeunerelationinverseentreletaux

defiχation duplutonium et ledegr6s d’6volution de1’esp6ce. ( cf. tableau 2)

facteur deconcentration =

TABLEAU I R adioactivit6 sp6cifique en plutonium et facteurs de concentration

d’indicateursbiologiques appartenant 在 divers embranchements, pr61ev6s

dans lesecteur deseffluentsdeLa H ague. ダ

317LE PL U TON UM DANS L E M IL IE U M A R IN

- M ETHODE DE M ESURE -

Esp6cesRadioactivit6 sp6cifique

(pCi/kgfrais)Facteur deconcentration*

Lichen

lichena pygmoea

Algues

corallina officinalis

fucus seratus

Spong16res

hymeniacidon sanginea

halichondria pamicea

Cnidaires

actina equina

tealia telina

Annelides

neires diversicolor

M ollusques

littorina littoralis

Crustac6s

balanus balanoide

Echinodermes

asterina gibbosa ・

Tuniciers

dendrodoa grossularia

Poissons

pleuronectes platessa

171,6

47

20,9

59,8

54,6

6,6

6,6

12,6

8,2

20, 1

18, 1

31,4

3,9

4290

1178

523

1495

1365

165

165

315

205

503

452

785

73

Niveauχ

trophiquescat6gories 6thologiques

1 producteurs

primaires

80く FC< 4290

2 consommateurs

primaires

48く FC< 1495

3 consommateurs

、secondaires

38く FCく 452

4 consommateurs

tertiaires

1< FC< 73

11chens 2

FC 3775

esp6ces s6ssiles 2

microphages

FC 315

esp6ces ;

fouisseuses

pr6datrices

FC 315

esp6ces vagiles :

pr6datrices

benthique

FC 47

゛ algues

FC 322

゛ esp6ces s6ssiles 2

macrophages

FC 165

゛ esp6ces :

s6dentaires

pr6datrices

FC 261

゛ esp6ces vagiles

pr6datrices

p61agiques

FC 8

゛ esp6ces s6dentaires

herbivores et limivores

FC 119

゛ esp6ces vagiles

pr6datrices

FC 63

TA BLEAU 2 Facteurs de concentration moyens ( FC) d’esp6ces marines group6es en

fonction deleurscaract6ristiques 6thologiques.

* Comptetenu dela teneur en plutonium de Peau en un endroit donn6 et pour une p6riode

donn6e.

varient, pour unm6mesupport, selon la nature physico-chimique du plutonium dans le

milieu marin。

Lesrechercheseffectu6es ”in situ“ danslessecteursdeLa Hagueet deW indscaleont

permisdemettreen 6vid6nceun certain nombred’esp6cespouvant 6treutms6es comme

indicateurs biologiques。

Commetousles616mentsradioactifset contrairement aux autrespolluants, tel que

le plomb ou le mercure, 1e plutonium introduit dans 1’environnement dφcroit avec le

temps. Cepeyldant cette d6croissanceest trop lente pour intervenir & 1’6chelle humaine・

Pratiquement tout leplutonium introduit danslemilieunaturel ysubsisted’unefaqonou

d’une autre, c’est pourquoi son devenir doit 6tre pris en compte ( comme celui de la

plupart des autres radio-616ments) pour, par exemp1む, 1e choix de 1’emplacement et la

politiqueenmat16reded6chetsd’unetlsinederetraitement et plusg6n6ralement, 10rsde

1’61aboration desprogrammesd’6nergienuc16aire. 十

318 GillesGuerrin

II ) Mat6rielettechniquepour l’analyse

Les diff6rentes phases de 1’analyse sont donn6es par la figure 1. Ces diff6rentes

phasespermettent d’611miner au maχimum les autres transuraniens, 6metteurs α, qui

C) Analys6aulaboratoiredeMonaco

一 Pu2 et Pu240: ces deuχisotopes sont les plus importants en quantit6 dans les

6chantillons. Cesont des6metteurs α doncilsseront compt6spar alpha-spectrom6trie.

Du fait de leur 6nergie sensiblement 6gale, il est impossible de les s6parer de faqon a

obtenir sur 1’alpha-spectrom6tredeux picsdistincts. 11sseront donccompt6sensembleet

onnotera: Pu2394’2400usimplementPu23. Leur 6nergieest respectivement 5,16 et 5,17M 6v.

- Pu238: cet 616ment repr6sente environ 3 a 5% du pluto皿um contenu dans les

6chantillons. Par cons6quent, il est parfoisdifficile de le compter a moins d’op6rer le

comptage sur une longuep6riode. C’est un 6metteur α ayant une 6nergie de5,49 M 6v.

- Pu241: bienqu’6tantun6metteur βj l peutquandm6me6trecalcu16 a partir deson

descendant, 1’an16ricium 241 CAm241) qui est un 6metteur α et qui , par cons6quent est

mesurablepar alpha’spectrom6trie. Toutefois, nousn’en tiendrons.pascompteici.

B) DansI″eaudepluie

Leplutonium dans1’eaudgpluiea essentiellement pour originelesretomb6esfaisant

suite auχ essais d’armes nuc16aires en atmosph6reレ Depuis 1963 que les essais en

atmosph6re ont 6t6 1nterdits, il est int6ressant de constater qu’il y a toujours des

retomb6esdeplutonium. Actuellement, 1a radioactivit6 est & p6u pr6s 6gale a celle de

1’eaudemer, c’est-良一direde1’ordredu femtocurie ( 10-15curie) . Lesisotopesduplutonium

pr6sents dahs les 6chant1110ns sont en majeur partiePu239+240et en pluspetitequantit6 ( 3

a5% ) Pu238. 十

PRECI PI TE Fe (OH )3

RESTE SUR LA COLONNE

/ `ゝ

RESI NE EXCHANGEUSE D ’ANIONS

AG 1. X 8. 100-200 M ESH

SOLUTION BASIQUE

Cs, Cr…

319LE PLU TON UM DAN S L E M IL I EU M A R IN

- M ETHODE DE M ESUR E -

Figure1 SHEM A DE SEPARATION DU PLUTONIUM

ECHANTI LLON :EAU , SEDI M ENI S

ORGANISM ES M ARI NS…

CALCINATION

十TRACEURS

恥上

PU

ELECTRODEPOSITI ON

ALPHA -SPECTRONETRIE

土

Th

9恥

R

`一U

um peud’U

PU

R

恥

U

320 GinesGuerrin

pourraient interf6rer sur le pic du plutonium recherch6, ainsi que certains 616ments

stables, commelefer, qui pourraientprovoqueruned6gradationtelledelar6solution (ou

qualit6) duspectrequ’il seraitimpossibledecQmpterles6chantiUons。

Parmi les 6metteurs interf6rant pour 1’alpha-spectom6trie des isotopes du pluto-,

niUm, on compte:

一 Polonium 210 pour Pu239十 ‥

¬ Thorium 228 et Am6ricium 241 pour Pu238

- Uranium 234 pour Pu242 (Pu242 est le traceur 叫 ilis6 pour 1’analyse. 11 n’est pas

naturellement pr6sent dansles6chantillons) 。

Tout au long de la manipulation il se produit, m6me en faisant le plus attention

possible, (Xes peμesdeplutonium. Aussi, 1erendement chimique (ou r6cup6ration)

d6passe rarement 80% et peut descendre jusqu’a 30 0u 20% selon 1’origine des

6chantillons. Au laboratoire, 1etauχderadioactivit6 contenuedansles6chantillonsest

tr6s bas, aussi pour certains 6chantmons, un rendement trop faible peut fausser con-

sid6rablement lescalculs.

2) Lestraceurs

Cesont dessubstancesradioactivesque1’on rajoute auχ 6chantillons. Ce sont des

isotopes des616mentsrecherch6s, qui se comportent donc physiquement comme les iso-

topes qui nous int6ressent, ineχistants ou quasiment ineχistants dans les 6chantillons.

Leur activit6 est connueet ilsseront ajout6sen quantit6 6galement connueafin deservir

acalculerlerendementchimiqueetdonclaquantit6de1’isotoperecherch6. L’6nergiedu

traceur doit bien sar 6tre sensiblement diff6rente decelle dQI ’isotopemesur6 .

Pour larechercheduplutonium , 1etraceur utilis6 est lePu242qui bienqueprりsent daりs

les 6chantillonsnerepr6senteque0,02% du plutonium tota1.

Lorsdupr6traitement des6chantillons, d’autrestraceursseront rajout6set serviront

audosaged’autres61ements (Am234, Cm244, Th叩, Cs) .

Du fer est 6galement rajout6. 11servira a la s6paration du c6sium.

A) Mat6riel

1) Les6chantillons 上

Nousavonstrava1116 sur diχ6chantillonsd’algues, diχdemoulesetund’eaudepluie.

Les 6chantillons d’algues et de moules proviennent de divers sites se trouvant au

largedela c6tem6diterran6ennefranQaise. Quant a Peau de pluie, elle a 6t6 pr61ev6e

dansuncollecteur plac6 sur la terrasse du M us6e oc6anographique. 11 a 6t6 trait6 110

11tresd’eau, cequi peut paraitreimportant maisqui n’est toutefois pas suffisant pour

. P6valuation du Pu238.

L’6changと d’ions est une variante possible des m6thodes chromatographiques. La

chromatographiepouvant sed6finir comme: un proc6d6 d’analysepar percolation d’un

fluide a travers une mat16re divis6e ou poreuse sans distinction des processus

photochimiquesqui conduisent a la s6paration des substances dans 1’appare11 (Gordon,

Martin& Synge) . Enapplicationdecetted6finition, 1’6changed’ionspeut 6treutilis6

commeunprocessusphysi(jo-chimiquedes6paration. Le fluide6tant g6n6ralement une

solution aquguse。

lnitialement, on a reconnu a un certain nombredecompos6s min6rauχ, notamment

dessilicatesnaturels, de telles propr16t6s d’6change d’ions mais , industriellement, on

fait appel auχΓ6sinessynth6tiquesquenousutiliseronsici sousformedecolonnes。

一 Caract6ristiqueschimiqUeset propr16t6sdesr6sines 6changeuses

La nature des r6sines 6changeuses d’ions d6pend essentiellement des groupements

p61airesqu’ellesportent.

- Les r6sines cationiques faibles poss6dent des groupements carboχyles ( acides

polyacryliquesou polym6thacryliques) ou ph6noliqueset s’utilisent en milieu neutre ou

alcalin. E11espeuvent 6tre utilis6es pour la s6paration des bases organiques fortes ou

faibles. Ces dern16res n’6tant pas fix6es, elles permettent 1’analyse des m61anges

d’amino, acides.

- Lesr6sinescationiquesfortesposs6dentg6n6ralement desgroupementssulphoniques

ouph6no-sulphoniquesレE11essont am6med’6changer tous lesionspositifs et peuvent

6tre employ6es en milieu neutre, alcalin ou m§me faiblement acide. Cependant, 1es

cationsdehaut poidsmo16culaireet lescolloidescharg6spositivement nesont quepeu ou

pas flχes. 卜 ・

- Ler6sinesanioniquesfaiblesportent des fonctionsaminesaromatiquesou sont des

polyamines et ne peuvent retenir les acides faibles tels que 1’acide carbonique, 1’acide

borique, 1a silice… ・

一 Les r6sines anioniques fortes, que nous utiliserons, poss6dent des groupements

ammonium quaternaireset retiennent touslesanionset acidesenmilieu acide, n6utreou

faiblement alcalin. E11esfiχent 6galementcertainsph6nols, ald6hydes-ph6nolsetpeuvent

6tre utilis6es 6ventuellement poUr les purifications dem61angesorganiques。

Dans certains cas, ces dif秘rents groupements p61aires peuvent 6tre fiχ佃 sur un

squelettehydrocarbon6 dem6metypQ, Par exemple, et c6 sera la caspour la r6sine que

nous utiliserons, sur un copolym6re de styr6ne CH二CH2 et de div6nylbenz6ne

H2C=HC/〔E〕ダCH°dHi づ

CH 2 -

LE PLUTONUM DANS LE M IL IEU M A R IN

- M ETH ODE DE M ESU RE -

3) Lesr6sines6changeusesd’ions

一 G6n6ralit6s

321

-

一 CH 2-

四{Y011

一

一

一 CH2

322 GillesGuerrin

selon que 1’on voudra une r6sine (;ationique ou anionique, χ sera - SO H ou

一CH N - R 。

Lesr6sinessepr6sentent sousformedegrainsde0,1 a l mm . , decolorationsdiverses,

dedehsit6 apparente0,7 a 0,8 ( & sec) . M aisaucontactdePeauoud’unesolutionaqueuse

ellesgonnent et cegonflement d6pend desions6ventuellement pr6sentsdansla solution.

Enessont insolublesdanslesm61angeshydro-alcooliques, 1’ac6tated’6thyle, 1e benz6ne,

1etolu6ne, lexy16nし… Leur stabilit6 a lachaleur estg6n6ralement bonnea 90-100(C sauf

dans la casdesr6sinesanioniquesqui nepeuvent d6passer 50℃ sous formeOH- et qui

atteignent 150℃ sousformeC1二 Lesacideset lesbasesnedoive牡 pas6tretropconcent

r6s. Nous travailleronsquandm6meenmilieu 8M HN0 30u gM HC1. M ais le principal

danger est constitu6 par lesagentsoχydants. M oyennant lerespect decespropr16t6set

6ventuellement des sp6cifications indiqu6es par le fabricant, 1es r6sines peuvent 6tre

utilis6es un nombreinfini defois。

- M 6canismede1’6changed’ions

Celui-ci, sans doute complexe, est encore tr6s controvers6. 11 y a probablement

p1Usieurs m6canismesagissant simultan6ment:

- E q u i l i b r e d e m e m b r a n e ( t h 6 0 r i e d e l a m e m b r a n e d e D o n n a n ) . L e s r 6 s i n e s

constituant des ionsdiffusibles.

- Adsorption(chimiosorption) ob61ssantauχ101sg6n6ralesdeceph6nom6ne.

一 Absorption, r6giepar la loi d’action desmasses。

Chacun deces m6ca姐smes, en tout cas, constitue un ph6nom6ne lim社e du fait de

1’6tablissement d’un 6quilibre. Aussi la simplemise en contact d’une solution et d’un

6changeur nepermet pasd’obtenir unes6parationcomp16te. Par contre, 1apercolationde

la solution a traverslelit de1’6changeur permet un d6placement continuel de1’6quilibre

(tantqu’ilresteunexc6sd’6changeurnonsatur6) d’oaunes6parationcomp16te. 11faut

toutefois faireattention, sous peined’obsQrver unecapacit6 d’6changeapparenteplus

faiblequelacapacit6 r6elle, d’avoir desr6sinessuffisamment divis6es ( quoiquepastrop

sinon la r6sistance& P6coulement serait trop forte) et d’avoir desvitessesdepercolation

qui ne soient pas trop grandes. Dans le cas de Panalyse du plutonium, 1a vitesse

d’6coulement doit 6tred’environ 0,8 m1/mn. ¥

G6n6ralement 1’utilisation des r6sines pour la s6paration anions/ cations donne,

apartquelquesexceptions, detr郎bonsr6sultats. Parcontrelas6parationld’ionsde

m6me signe, comme dans le cas du plutonium , est tr6s d611cate a r6aliser et fait

g6n6ralement appe1& 1a formation decomplexeset a des61utignssuccessivesavecmodi-

fication de la composition du mmeu 61uant. Les complexes chlorhydriques ont 6t6

6tud16sdanslebut dela s6paration desproduitsdefissioU sur r6sinesanioniques。

La r6sineutilis6eau laboratoiredeM onacopour la s6parationduplutonium portele

nom de AG. 1. X8 100-200 MESH et est pr6par面 par BIO-RAD. C’est une r6sine

fortement anionique poss6dant des groupements ammoniUm quaternaires fiχ6s sur un

5) L’alpha-spectrom6trie

L’alpha-spectrom6trie, pour lacomptagedelaradioactivit6 alpha, utiliselepouvoir

ionisant des rayonnenlents alpha. Un alpha-spectrom6tre est un enselnble d’appareils

constituant la chainedecomptage. Cettechained6butepar un d6tecteur sous lequel on

fixeledisqueapr6sP61ectrod6position ( un sch6ma du d6tecteur est donn6 ci-dessouS)

SCHEM A D ’UN DETECTEUR A BAR R IER E DE SUR FACE

一 S c h 6 m a d ’ u n

d6tecteur & barr16rede

surface: A correspond

alasurfaceactivedusyst6me, B est la

profondeur de la

r6gion sensible auχ

rayonsionisants. Des

charges libres sont

cr6es danscetter6gion

et. sont s6par6es par

un champ 61ectrique.C’est la profondeur

totaledu syst6me.

LE PLUTON UM DANS L E M ILIEU M AR IN 323- M ETHODE DE M ESURE -

squelette de copolym6re de styr6ne et de div6nylbenz6ne (χ8 signifie que le polym6re

contient 8% dediv6nylbenz6ne) . E11esepr6sentesousla formeC1- .

La capacit6 d’6changed’AG∠L χ8 ( ou quantit6 maχimum d’ions 6changeables) est

exprim面 en mil116quivalentsramen6sa 1’unit6 depoids ou 1’unit6 de volume, oil alors

exprim6spour la totalit6 de 1& co10nne. E11e est de 3,2 m6q. / g de r6sine s6che ou 1,4

m6q./ml der6sinedanslecasqui nousint6resse.

4) L’61ectrod6position

Lemontageet lem6canismedel’61ectrod6position sont donn6splus loin.

SI LI CONE

⑧

⑧

ISOLATEUR

DIsQuE

L’ensemble d6tecteur-disque est plac6 dans une chambre a vide; ceci a cause du

pouvoir tr6s peu p6n6trant desrayonnementsalpha qui nepeuvent parcourir qu’unetr6s

faibledistancedansPair. Unpr6amplificateuretunamplificateursontre116sausyst6me

qui se termine par un analyseur a multicanauχ muni d’une console permettant la

visualisation dechaquecanal. ll y a 256 canauχformant unspectrecompos6 despicsdes

diff6rents 616mentspr6sentsdans1’6chantillon.

Pendant lecomptage, on peut faire apparaitre & tout moment sur la console, le

sped re de 1’6chantillon, 1e temps de comptage d6j在 effectu6 et, grace a un curseur, 1e

nombredecoups ( ou impulsions) donn6spour chaque616mentノ.

Uneimprimantetranscrit lesr6sultatssur papier quand on led6sire.

324 GillesGuerrin

6) Pr6cautions

11 est pr6f6rable, 10rsqu’on utilise une vaisselle pour un 6chantillon donn6, par

exemple d’algues, de r6utiliser cette vaisselle uniquement pour les algues ou les

6chantmons de m6me niveau radioactif, car bien que so塘neusement nettoy6e apr6s,

chaque analyse, elle peut quand m6me rester contamin6e et cela g6nerait pour les

6chantillonsdeniveau radioactif plusfaible.

m) Isolementetcomptageduplutonium

A) Pr6traitement

1) Les6chantillonsd’alguesetdemoules ¥

Apr6s leur pr616vement, 1es 6chantillons sont lyophilis6s et p116s. Avant tout

traitement, ilssont pass6s& P6tuvependant 24 heuresa 100℃ puisdansun d6ssicateur.

Les r6sultats 6tant donn6s en curie par grammme sec, il est important qu’ils ne

contiennent pasd’eau lorsdela pes6equi est la prochaine6tape.

0 n ajoute aux 6chantillons une fois pes6s, 1es traceリrs. La quantit6 de traceur

ajout6eestfonctionde1’activit6suppos6ede1’isotopepr6sentdans1’6chantillon. Pour

le plutonium, nous en ajouterons 0,1m1 ( 100 1ambda) ce qui correspond 瓦 2 DPM

(d6sint6grationsparminute) soitenvironlpCi.

L’6chantillon ainsi trait6 est misau f(jur, a unetemp6raturecomprise entre 400 et

500℃ , afin d’§trer6duit en cendre. Lesmat16resorganiques sont ainsi d6truites (1e

passageaufour a6galementpourbutd’611miner lePolonium 210 qui afortetemp6rature

segaz61fie. C’est uninterf6rantpgur 1Ei mesurede1’Am6ricium 243) . Lestransuraniens

qui nous int6ressenL nesubissent pas detransformation a une temp6rature inf6rieure 在

600cC. Pour faciliter la r6ductionencendres, onpeut ajouter que14uesgrammes d’acide

oxaliquequi, sous1’effet dela chaleur, sed6composeenC0 2, H 30 et 0 2.

Les cendres obtenues sont dissoutes dans HN0 3 8M qui d6truit, si n6cessaire, 1es

mat16resorganiquesrestantes. Unchauffage16ger avecadditiondetempsentempsd’eau

oxyg6n6e concentr6efavorisela dissolution.

Nous obtenons ainsi une solution acide dans laquelle sont contenus tous les

transuraniensdu d6part.

2) Les6chantillonsd’eaudepluie

Aussit6t apr6s le pr616vement, on ajoute a 1’6chantillon un peu d’acide ( environ

3m1/1. ) pour6viter1’adsorptiondes616mentspr6sentssurlesparoiesdur6cipient.

La quantit6 d’eau peut varier entre 50 et 200 11tres, mais plus 1’6chantillon sera

important et plusil y aura dechancusdepouvoir doser Pu238. 0 n aj6uteenfin lestraceurs

et on ho’m og6n61se bien le tout.

2) Surles6chantillonsd’eaudepluie

Tout en gardant une agitation constante, on ajoute de 1’ammoniaque ju13qu’a

1’obtention du ph 8. Le fer pr6cipite et entraine avec lui les transuraniens laissant la

fraction C6sium danslesurnageant. .

Lepr6cipit6 est recueilli puiss6ch6 在P6tuve.

C) S6parationdelafractionam6ricium- Is01ementduplutonium

Lepr6cipit6 d’hydroxydeferriquesecest dissousdansde1’acide. Cette dissolution,

comme1’indiquela figure 1, peut se faire, soit en milieu HC1 (c’est la m6thode de

Talvitie) , soit enmilieuHNOバm6thodedeWong) . Cettedern16reest pr6f6rablecar

l’611mination de1’uranium, principal interf6rent, est pluscomp16te.

Une chauffe 1696re ainsi que 1’addition d’eau oxyg6n6e favorisent la disso!utiony

H 20 2a 6galement pour r61ed’oχyder leplutonium dela valencetrois, non retenu sur la

r6sine, a la valencequatre.

LE PLU TONUM DA NS L E M IL IEU M AR IN 325

- M ETHODE DE M ESURE -

B) s6parationdelafractionc6sium

1) Surles6chantillonsd’alguesetdemoules

Levolumedela solution acide est diminu6 par 6vaporation jusqu’a 50 ml environ

afin de pouvoir travailler sur des quantit6s pas trop importantes. Au cours de

1’6vaporation, il peut y livoir formationdesilicatesqui, d’apr6sla litt6rature, nefiχent

paslestransuranienset par cons6quent nedoivent pasg6ner pour lasuitedelamanipu-

1ation. 0 npeut doncles611miner par filtrationoucentrifugationsanscraindredepertes.

Onajoutede1’ammoniaqueparpetitesquantit6s, enagitant, jusqu’aenvironpH8.

Le fer, ajout6 en m§metemps que les traceurs, pr6cipite en milieu basique sous forme

(Phydroxyde ferriqu9 ( Fe(OH ) 3) entrainant avec lui, en les compleχant, tous les

transuraniens. La fraction c6sium (Cs, Sr… ) restedans lesurnageant et pourra 6tre

s6par6edu pr6cipit6 par centrifugation puistrait6epour ledosagedu c6sium .

Lepr6cipit6 est s6ch6 a 1’6tuve.

「

H 20 2+ 2H゛ + 2e-

2Pu3

2H20 + 2PU4

1) M6thodedeTalvitie

Nousavonsdoncunesolution acidechlorhydriquecontenant tousles transuraniens,

certainslanthanideset du fer. 0 n r6duit d’abord levolumedela solution afin degagner

du temps. Lefait de faire 6vaporer la solution nous donne une solution pratiquement

concentr6e mais cela, contrairement a la m6thode de lVrong, ne g6nera pas lors du

2H 20

2Pu4 + 2e

H20 2 + 2H゛ + 2PU3+

passagesur la reslne。

一 Passagesur la colonneder6sine

Lemontageutilis6 est sch6matis6 sur la figure

2. 11est constitu6 d’uneburetteSur laquelleest fiχ6

unr6servoirmun16galementd’unrobinet. A labase

delaburetteuneplaquedeverrefrit6 sert a retenir

la r6sine. 11 est toutefois pr6f6rable, afin que les

poresdelaplaquen.esoit pasobtur6spar les billes

der6sine, derajouter unpeu delainedeverrelou de

coton. Etant donn6 qu’il ne faut jamais que la

r6sine soit s6che, on garde constamment une

s6curit6 d’au moins un centim6tte de liquide au

dessus du lit de celle-ciレ L’6tanch61t6 entre la bu-

rette et le r6servoir doit 6tre parfaite。

Le premier travail est de conditionner la

colonne, c’est-良一dire, dans ce cas, faire passer une

centaine de millilitres d’HC1 9M . La colonne est

alors pr6tepour lepassagedeP6chantillon。

Lors du passagede1’6chantillon, dela solution

deringageet dela solution d’61ution, 1’6coulement

demandeunesurveillanceconstantecar il doit rester

r6gulier & environ 0,8m1/mn.

RES色RVOIR

Figure2 M ON TA GE D ’UN E

COLONNE DE R ESINE

GillesGuerrin326

DltBIT ENVIRON 0,8ml/ mn.

Le premier effluent r6cup6r6, r6sultant du passage de 1’6chantillon suivi d’une

centaine demillilitres d’HC1 9M , contient 1’am6ri(j um, 1e curium, 1e thorium et les

lanthanides. 11ngresteplusdanslaむolonnequeleplutonium, 1epolonium, 1’uranium et

lefer. Cet effluent doit 6treincolore. 0 n peuttvoir sur la partiesup6rieuredela r6sine

un anneauplusfonc6 correspondant au fer。

0 n rinceensuiteafind’611miner lepoloniumj ’uranium et lefer avecunesolutionde

HN0 37,2M . 11faut environ 10 volumesdecolonnepour quelerinQagesQit satisfaisant.

Tant qu’il y a encoredu fler contenu dans la colonne, Pefnuent est jaune。

nneresteplussurlacolonnequeleplutoniumquePon61ueavecHC11,2M十H202.

Dans cecas 1’eau oχyg6n6ea un r61e r6ducteur. Le p1utonium ainsi r6duit a 1’6tat de

valencetroisn’est plus retenu sur la colonne。

0 n obtient donc une solution d’acide chlorhydrique necontenant que le plutonium

seu1. つ

2) M6thodedeWong

La dissolution du pr6cipit6 de fer se fait en milieu HN0 3. Ensuite on diminue le

volumede1’6chantillonpar 6vaporation. Apr6scetteop6rationlaconcentrationenacide

LAINE DE VERRE

PLAQUE DEVERREFRITi

DE UN CENTIM ETR E AU

DU LIT DE R ESINE

RESINE

Pour ces6chantillonslam6thodedewong est pr6f6rablea causedeP611minationplus

comp16tede1’uranium et aussi, 1efer n’6tant pasretenu, unequantit6 moindreder6sine

peut 6treutilis6e.

LE PLU TON UM DA N S L E M IL IE U M AR IN 327

- M ETHODE DE MESUR E -

est trop 61ev6e ( deseχp6riencesont montr6 queles conditionso皿 imum pour i’adsorpt16n

6taient en milieu 8M . ) il faut donc revehir a la concentration optimale par addition

d’eau.

Leconditionnement dela colonnesefait avecde1’acidenitrique8M .

Le premier effluent, compos6 de 1’6chantillon et d’une centaine de millilitres

d’HN0 3 8M , contient 1’am6ricium,J e curium, 1’uranium, 1e polonium, 1e fer et les

lanthanides. 11est decouleur jaune. Nerestent sur lacolonnequelethorium et lepluμ)-

● ’

n 1u ln .

Afin d’611miner lethorium, on fait passer environ 10 volumesdecolonned’HC19M .

Cettefractiondoit 6treincolore. /

On 61ueleplutonium avecHC11,2M 十 H20 2.

D) Electrod6position

1) Principe ,. ¥ し

Noustravailleronsenmilieusulfated’amonium. L ’61ectrolysedelasolutiona unpH

d’environ 2,7, 11b6relesionsplutonium qui viennent sefiχer sur la cathodemat6rialis6e

par undisqueenacier inoχydable.

Lechoix du milieu est tout a fait arbitraire car il eχiste des quantit6s de milieux

possiblespour effectuer 1’61ectrod6position. Cesmilieuχpr6sentent tousdesavantageset

des inconv6nients. ”

3) Electrod6position

Le montage utilis6 est sch6matis6 plus bas. 11 est r6alis6 & partir d’une petite

boliteilleenplastique& 1aque11eonasupprim6 1efondet aubouchondelaquelleona fiχ6

une 61ectrodequi deviendra la cathode. Letout doit 6tre parfaitement 6tanche. Un

disqueen acier inoxydableest plac6 & Pint6rieur dela bouteillecgntrela cathode. C’est

2) Pr6parationdel’6chantillon

ll nousrestedonc1’61uat qui est unesolution d’acidechlorhydrique. 0 n diminue au

maximum, c’est一良-dire jusqu’a environ 2 m1, 1’6chantillon par 6vaporation puis on

repasseenmilieu nitriquepour 611miner les 6ventuellesmat16resorganiques restantes.

Enfin onrepasseQnmilieusulfuriquepar addition d’H 280 4concentr6. 0 n fait 6vaporer

jusqu’a disparition totale de 1’acide nitrique (ce dernier s’6vapore a plus basse

temp6ratureque1’acidesulfurique) . L ’apparition d’6paissesfum6esblanchesindiqueque

cette op6ration est finie. 11 ne reste plus qu’environ l m l de solution dans le becher .

Lebecher n6 contient plusqu’environ l

millilitre de solution d’acide sulfurique.

Apr6sPavoir laiss6erefroidir, onajoutede

1 & 2 ml d’eau dist1116e, puis quelques

gouttes de bleu de thymo1, 1’indicateur

color6. La solution prend alors la teinte

rougeviolac6。

十 十 丿 couleur : roug e

FI L DE PLA TI N E AN ODE

CATHODE

DISQUE

一一一一一一一一一④

328 Gilles Guerrin

sur cedisquequeviendrased6poser leplu-

tonium. L’anodeest constitu6ed’un fil de

platine formant une surface plane a son

extr6mit6 plac6ea l mm du disque.

CUVE A ELECTRODEPOSITION

_ _ _ _ _ _ _ _ je

POS(0,15S)Rns(55,3s)Ra224(3,64j)Th228(1,913a)

E) alpha-spectrometrie

Ledisquenesera pass6 dans 1’alpha-spectrom6trieque quinze jours apr6s 1’61ectro-

d6position. Cette pr6caution permettra de compter leplutonium 238 si celui-ci est en

suffisamment grandequantit6. Eneffet, 1’un desprincipauχinterf6rents du plutonium

238, du fait dest)n6nergiepresqueidentique, est lethorium 228 qui aunep6riodede1,913

ans. E n d 6croi ssan t , cet 6 16 m ent do! lne l a ch ai ne sui v ante : 卜

Jaune bleu

pH : 2,8 8

LepH optimum pour 1’61ectrod6position est d’environ 2,7, c’est一八-dire au premier

viragedel’indicateur. Pour remonter lepH onajoutequelquesgouttesd’NH 40 H jusqu’au

virage 在 1a couleur jaune en prenant garde de ne pas aller trop loin. D’apr6s la

litt6rature, 1a coloration optimale est rose saumon6 mais cette apr6ciation est une

affaired’eχp6rience.

0 n.ヽverseletout dans la petite bouteille servant decuve a 61ectrod6position et on

rajustesi n6cessairelepH. Levolumefina卜nedoit pasd6passer 10 m1. N6anmoins

certains laboratoiresop6rent sur un volumeplusimportant.

0 n fait passer un courant d’intensit6 1 amp6rependant uneheureレ Avant decouper

letcourant, il est important de repasSer eU milieu basique par addition d’un millilitre

d’ammoniaqueconcentr6, ceci pour 6viter leprocessusinverse八1’61ectrod6positionc’est-

&。-direla remiseen solution du plutonium.

bleu dethymol

Il a 6t6 constat6 qu’il faut environ quinzejourspour quel’6quilibreentreTh228et ses

trois descendants se fasse. C’est-a-dire que le rapport thorium sur radium, radon et

polonium soit sensiblement 6ga1 & 1. Pour calculer Pu238 11 suffit donc d’additionner le

nombredecoupsdechaquepicdesdescendantset desoustraireler6sultat au picPu238十

LE PLU TON UM DAN S L E M IL IEU M A R IN 329

- M ETHODE DE MESURE -

Th汽 二

Lorsqueledisqueest plac6 dansled6tecteur, il faut faire attention a nepastoucher

la surfaced6pos6e. Lecomptagese fait sous vide. Suivant la teneur en plutonium de

1’6chantillonet la qualit6 du trava11, 1ecomptagepeut durer dedeuχoutroisjoursa une

ou deuχsemaines. La visualisation des pics sur console nous permet ded6cider le bon

moment pour arr6ter le comptage.

IV) Calculsetr6sultats

Les r6sultatsp6uvent 6tre sortis sur imprimante. Ils se pr6sentent sous la forme

d’unelistede256 nombres. Chacun deces nC)mbres correspond au nombre d’impultions

reguesparchacundes256canaux. Grace& cetteliste, 6npeutdessinerlespectrede

P6chantillon. Un eχempledespectreest donn6 ci-dessous. ’

A LLURE D ’UN SPECTRE A PRES COM PTAGE D U PLUTONIUM

Lecomptage de disques standards nous donne la position exacte du pic de chaque

616ment ainsi que la zone que celui-ci couvre. 11 suffit d’additionner le nombre

d’impulsionscontenuesdansceszones d6finiespour avoir le nombre total d’impulsions

pour un616mentdonn6.

Lorsquelamanipulat16n a 6t6 correctement effectu6e, Lespicsobtenusnecorrespon-

dent qu’aux 616ments recherch6s plus un bruit de fond intrins6que du syst泌m9

61ectronique. M ais souvent les interf6rentsn’ont pas 6t6 ent16rement 611min6s.

一 calcul dupicdePu242

11a pour interf6rent U234, 1’un desdeuχuranium pr6sentsenquantit6 1mportantedansles

6chantillons avec U238. U238 pr6sente un pic iso16, il est donc calculable directement.

D’autrepart, le rapport U234/ U238 est connu et constant ( 1, 14 ) . 0 n compte donc le pic

U238, 0n en d6duit ce1!li deU234quePon soustrait au picPu242十 U234.

一 Calcul dupicdePu238 △

Nous avonsvu quequand lecomptagQest effectu6 au moins quinzejoursapr6s1’61ectro-

0, 1876 士 0,0058

0,247 土 0,023

CPM Pus final

efficacit6

CPM Pu242fina1

CPM Pu2421nitia1

-

- ゜ 0,7595 土 0,2249 DPM

一 Pu238 = 20

- P♂9= 247

* Coups par minute (CPM )

- Pu242= 1060/5651 = 0,1876 土 0,0058 CPM

- Pu23 = 247/5651 = 0,0437 士 0,0028CPM

- Pu238= 20/5651 = 0,00354 土・0,00079 CPM 犬

* Rendement chimiqμe し

C’est le rapport Pu242 final sur Pu242 1nitial en tenant compte de Pefficacit6 du

d6tecteur.

330 Gilles Guerrin

1) Exempleder6sultat 十

L’eχemplechoisi est un 6chantinon d’algues

* Renseignementssur cet 6chantillon

一 temps decomptage ° 339037 secondes ° 5651 minutus

一 efficacit6 du d6tecteur = 0,247 土 0,023

- traceur 二 1,99 士 1,10 d6sint6grationspar minute (DPM )

一 poidssec° 51,483 g

一 m6thodedeWTong

* Nombres d’impulsionspour chaque616ment

一 U238 = 31

- U234= 31 × 1,14 = 35 /

¥ 一 P u 242 十 U 234 = 1 0 9 5 ヽ

一 Pu242= 1095 - 35 = 1060

一 Pu238十 Th228 = 20

- descendantsdu thorium = O /

d6position, I ’616ment in如rf6rent, lethorium 228, peut 6trecalcu16 et doncd6duit dupic

du plutonium graceau calcul dupicdeses trois descendants.

“ calcul du picduPu2394-240

11n’y a pasd’interf6rent pour cepicdonclecalcul est direct.

CPX/I Pus 0,0437 十 〇,0028-

-

efficacit6 ・0,247 士 {} ,023

- en pou rceli tag e le rendem 面 t est d ’en vi ron 3 8 , 1 7 % .

* Calcul de1’activit6 enPu239 (exprim6een picocurie/kg sec)

- 二 0, 1767 土 0,0200 DP]XyI

0,7595 土 0,2249 DPM

」 . ,99 土 1,10 DPM

-

- = 0,3817 土 0,1146

一

一- 2,22 DPM

DPM r6els

0,3817 土 0,1146

1 picocurie

0,46345 十 〇,21634

2.22 2,22

0,20876 十 〇,09745

51,483

二 0,20876 士 0,09745 pCi

DPjM Pu239

r6cup6ration

LE PLU TON UM DAN S L E M IL IEU M AR IN

- M ETHODE DE M ESURE -331

- 二 0,46345 土 0,21634 DPM r6els0, 1767 十 〇,0200

- -

- 0,000382 士 0,000016 pci/g sec

Bibliographie

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- S. Ballestra, E. Holm, R . Fukai, RITS 66, 1ew level determinationof transuranic

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- G. Charlot et D . Bezier, analysequantitativemin6rale, むhapitreχ.

一 N . A . Talvitie, electtodeposition of actinidesfor alpha-spectrometricdetermina-

tion, analyltical chemistry 44; 1972, p260- 283.

2) Conclusion 二 。

Lesr6sultatsobtenuspour les6chantillonsd’alguesvariaient entre4 et 2.1 pci/kg sec

enPu239etentre1. 2 et0,3 pci/kgsecenPu238. Pour les6chantillonedemouleslesr6sultats

6taient respectivement comprisentre0, 15 et 4 pci/kg secet entre0,02 et 0, 13 pci/kg sec.

L ’eau depluiea donn6 un r6sultat d’environ 0,3 pCi/11tre。

Cesvaleurscorrespondent auχvaleursmoyennesdes6chantillonsm6diterran6ens et

d’eau depluie. Bien qu’elles soient relativement basses, elles ne peuvent qu’augmenter

dans lefutur a causedesrejetsihcessants, volontairesou non, et de la dur6e de vie du

plutonium. Dansd’autresmers, dans des endroits eχpos6s ( a proχimit6 des usines de

retraitement descombustiblespar eχemple) lestauχdepolhltion en plutonium et autre

transuraniens peuvent 6trebeaucoupplus61ev6s. Desmesuresimportantesdoivent 6tre

prises aussi bien en mat16re de contr61es qu’en mat16re de rejets. Le bien-6tre¥ des

g6n6rations futuresen d6pend.

(0,247 土0,023) (0,3817土0,1146) (2,22) (51,483)

- 0,38 士 0,02 pci/kg sec

- = 0,00405 土 0,00189 pci/g secpC1

* Calcul del’activit6 enPu°

卜 0 , 0 0 3 5 4 十 〇 , 0 0 0 7 9

- 4 土 1,9 pci/kg sec

grammes

Gilles Guerrin332

- FranceJapon Eco, numer6 84, 1993, p 54-57.

一 LeM onde, 9-10 janvier 1994, p 7.

-

nl a r ln

G . Guerrin, rapport destageAIEA M ona60, 1980, Le plutonium dans le milieu